Question

4．碱性锌锰干电池是生活中应用最普遍的电池之一，其结构如图所示，已知电池放电后的产物是Zn（OH）₂和MnOOH．
（1）该电池的负极材料是Zn，正极反应式为MnO₂+H₂O+e^-═MnOOH+OH^-；
（2）锌能和KOH发生反应，类似于铝与KOH的反应，其化学方程式为Zn+2KOH=K₂ZnO₂+H₂↑；
（3）用该电池作电源，以硫酸铜溶液为电解液，模拟电解精炼铜．
①精炼铜时，粗铜连接电源的正（填“正”或“负”）极；电解一段时间后，CuSO₄溶液的浓度减小（填“增大”、“减小”或“不变”）；
②若阴极质量增重32g，则电池消耗MnO₂的质量为87g．

Answer 1

分析 （1）原电池中Zn转化为Zn（OH）₂，Zn化合价升高，失电子，做负极，正极上发生得电子的还原反应；
（2）金属锌和氢氧化钾之间反应生成偏锌酸钾和氢气；
（3）利用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，精铜作阴极．阳极与电池的正极相连发生氧化反应，依次是Zn、Fe、Cu放电，阴极与电池的负极相连发生还原反应Cu²⁺+2e^-═Cu，根据电极反应结合电子守恒进行计算．

解答 解：（1）原电池中Zn转化为Zn（OH）₂，Zn化合价升高，失电子，做负极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为：MnO₂+H₂O+e^-═MnOOH+OH^-，故答案为：Zn；MnO₂+H₂O+e^-=MnOOH+OH^-；
（2）金属锌和氢氧化钾之间反应生成偏锌酸钾和氢气，即Zn+2KOH=K₂ZnO₂+H₂↑，故答案为：Zn+2KOH=K₂ZnO₂+H₂↑；
（3）①利用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，粗铜连接电源的正极，阳极与电池的正极相连发生氧化反应，依次是Zn、Fe、Cu放电，阴极与电池的负极相连发生还原反应：Cu²⁺+2e^-═Cu，电解一段时间后，CuSO₄溶液的浓度减小，故答案为：正；减小；
②若阴极质量增重32g即0.5mol，根据电极反应：Cu²⁺+2e^-═Cu，转移电子是1mol，电池的正极反应：MnO₂+H₂O+e^-═MnOOH+OH^-，此时消耗MnO₂的物质的量是：1mol，质量是87g，故答案为：87．

点评 本题考查学生原电池的工作原理以及应用知识，注意知识的迁移应用是关键，难度中等．